[发明专利]一种提高双馈风电机组动态无功协调控制能力的方法

说明书

本发明公开了一种提高双馈风电机组动态无功协调控制能力的方法，包括以下步骤：S1、结合双馈感应风力发电机组，分析DFIG定子侧和网侧变流器的无功功率运行范围及其机组不同机端电压下功率运行范围的变化规律，得到DFIG系统总的无功调节能力随有功功率变化曲线；S2、确定DFIG定子和网侧变流器无功协调控制策略；S3、采用改进遗传控制算法来辨识基于无功差值的有功附加控制器PI参数值，不断修正自变量参数，使目标函数最小。当系统无功需求高于风电机组无功输出极限时，采用基于无功缺额的有功功率附加控制方法，实现在最低减小出力的同时满足系统无功需求，即在保证发电效益的前提下维护电网系统稳定安全运行。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体涉及一种提高双馈风电机组动态无功协调控制能力的方法。

背景技术

根据国际能源机构公布的数据，自2009年以来风电在能源结构中的占比逐年增加，平均每年增长0.44％，2017年，风力发电占全球能源需求量的5.6％，风电渗透率具有持续增长趋势。目前双馈感应风力发电机(DFIG)装机容量约占90％的市场份额，是当今的主流机型，但随之而来的是大规模风电并网所带来的电网电压安全稳定的影响。

目前风电场无功补偿主要有投入额外无功补偿装置和开发挖掘机组本身无功补偿能力两种方式。在风电场内部无功补偿装置协调控制方面，提出了风电场与动态无功补偿装置STATCOM间的无功电压协调控制策略，抑制风电场内无功功率波动。也有提出DFIG和静止无功补偿器的协调控制策略，均衡馈线上各风电机组的机端电压裕度。以上措施在大中型集中式风电场并网点处配置相应装置，无法适应分散式风电机组随机、灵活的分布特点，且系统运行受随机风速影响较大，其外部装置的投切很难快速响应风速对电网的影响，无法实时响应动态无功补偿，加入电力电子器件将会增加安装成本。因为风电机组大多没有运行在满发工况，具备一定的无功输出能力，故挖掘DFIG定子和网侧变流器无功调节能力，制定相应的协调控制策略具有重要意义。

目前，在双馈感应发电机的无功控制方面，提出DFIG机组无功极限能力的计算方法，也有提出关于机组无功控制和无功分配策略研究，其中有对定子和网侧变流器控制进行对比，得到相对网侧变流器的无功控制对系统功率波动的影响较大，确定DFIG定子侧无功控制的优先级要高于网侧变流器。另外，采用网侧变流器无功电压下垂控制，实现电压频率协调控制，还有利用DFIG定子侧和网侧变流器无功协调控制，提出一种动态无功支撑系统，提高其机组无功调节能力。在风电机组无功控制优化方面，在保证机组最大发电效益的基础上以风电场的最小有功网损为目标，采用粒子群算法优化风力发电机组的无功出力，有的利用等微增率法对风电场内的有功网损求最优值，实践表明该无功优化方案提高了电压合格率。但以上研究均为DFIG在满足系统无功需求下进行的正常控制，一旦系统无功需求增大，风电机组的无功补给不足，此时风电场接入电网的连接点电压不稳，严重影响电网安全稳定。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种提高双馈风电机组动态无功协调控制能力的方法，以解决背景技术中的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种提高双馈风电机组动态无功协调控制能力的方法，包括以下步骤：

S1、结合双馈感应风力发电机组，分析DFIG定子侧和网侧变流器的无功功率运行范围及其机组不同机端电压下功率运行范围的变化规律，得到DFIG系统总的无功调节能力随有功功率变化曲线；

S2、确定DFIG定子和网侧变流器无功协调控制策略；

S3、采用改进遗传控制算法来辨识基于无功差值的有功附加控制器PI参数值，不断修正自变量参数，使目标函数最小。

进一步优化技术方案，所述步骤S1包括以下步骤：